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低速永磁直線同步電機(jī)自起動(dòng)分析
趙新渤，焦留成
(鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院，鄭州450001)
摘要：介紹了低速永磁直線同步電機(jī)(PMLSM)的基本結(jié)構(gòu)，通過計(jì)算電機(jī)的參數(shù)，推導(dǎo)出
電磁力表達(dá)式，最后得到低速永磁直線同步電機(jī)自起動(dòng)的條件。通過Matalah仿真模擬電機(jī)起動(dòng)過程，證明了自起動(dòng)條件公式的正確性，為自起動(dòng)低速同步直線永磁電機(jī)模型的真正建立奠定了一定理論基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：永磁電機(jī)；直線電機(jī)；同步電機(jī)；自同步；電磁力；仿真
1低速永磁直線同步電機(jī)自起動(dòng)條件
如圖1所示，由于低速同步電機(jī)在起動(dòng)過程中產(chǎn)生電磁推力方向是交變的，因此電機(jī)要想自起動(dòng)，必須在電磁推力還沒有改變方向前就使動(dòng)子加速到同步速度vR，也就是作用在動(dòng)子上的沖量是否等于使動(dòng)子獲得同步速度的動(dòng)量[1]：
當(dāng)電機(jī)的摩擦系數(shù)很小時(shí),工程計(jì)算時(shí)可以忽略FH.這時(shí)上式可簡(jiǎn)化為:  式中，vs為定子同步速度；vR為動(dòng)子同步速度;f為頻率。
從式(3)可以看出，低速永磁直線電機(jī)的自起動(dòng)主要與****電磁力Fmax和電機(jī)動(dòng)子質(zhì)量m密切相關(guān)。因此要判定電機(jī)的自起動(dòng)性能，首先要計(jì)算電機(jī)的****電磁推力Fmax.
2電磁推力計(jì)算
為了簡(jiǎn)化計(jì)算，忽略漏磁，作用在定子上的電磁推力是d軸合成磁通與q軸電樞反應(yīng)磁勢(shì)以及q軸磁通與d軸電樞反應(yīng)磁勢(shì)相互作用產(chǎn)生的電磁力的代數(shù)和為[3]：  式中，F(xiàn)a為定子磁勢(shì)；φδ為合成氣隙磁通;ζ為定子磁勢(shì)與合成氣隙磁通的夾角。
從圖2可以看出，Iq超前Idπ／2，因此Faq在空間上也超前d軸π／2，產(chǎn)生的電磁力為正，并考慮到d軸合成磁通為φad+φM1，得到：
2．1 與fs相關(guān)的參數(shù)Faqφad、Fadφaq和FaqφM1計(jì)算
2．2****電磁力計(jì)算
為計(jì)算簡(jiǎn)便，將式(19)經(jīng)過必要的換算，****電磁推力可寫成如下形式[3]:
軸向勵(lì)磁磁勢(shì)產(chǎn)生的基波磁通在定子每相繞組中感應(yīng)的電勢(shì)為:
式中:φM1為永磁體產(chǎn)生的基波磁通.
結(jié)合式(9)得:
將式(11)和(13)代入式(7)并經(jīng)過化簡(jiǎn)得電磁推力的公式為:
由圖2可得低速永磁直線同步電機(jī)的每相電壓方程為:
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由電壓方程得到:
式中,θ為U1超前E0的角度,即功率角.
由式(16)得:
將式(17)代入式(14)得:
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